JP5969698B2 - Antenna array, antenna device, and base station - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、通信技術分野、特にアンテナアレイ、アンテナ装置及び基地局に関する。   Embodiments described herein relate generally to a communication technology field, and more particularly, to an antenna array, an antenna device, and a base station.

移動通信技術の発展に伴って、通信システムの容量の改善及びパターン性能の最適化などについて高い要求が増大している。図１は、既存のアンテナアレイの概略的な構造図であり、このアンテナアレイは垂直方向に５つのアンテナサブアレイからなる。一般に、アンテナサブアレイの放射素子の間の水平方向の間隔は動作波長のおよそ半分より小さく、特定の電力分布下では、水平方向のビームにおける低いサイドローブのためのアンテナアレイの必要性を満たすことができる。   With the development of mobile communication technology, there is an increasing demand for improvement of communication system capacity and optimization of pattern performance. FIG. 1 is a schematic structural diagram of an existing antenna array, which is composed of five antenna sub-arrays in the vertical direction. In general, the horizontal spacing between the radiating elements of the antenna sub-array is less than approximately half of the operating wavelength, and under certain power distributions, it may meet the antenna array's need for low side lobes in the horizontal beam. it can.

しかしながら、アンテナアレイの動作周波数帯域が広帯域であるような実装例においては、アンテナサブアレイの放射素子間の水平方向の間隔は、広帯域における各周波数について、半波長の必要性を満たすことができない。結果的に、アンテナアレイパターンにおける水平方向のサイドローブのエネルギーは高く、超高帯域性能は悪くなる。このことは、通信システムの容量に影響を与える。   However, in implementations where the antenna array operating frequency band is wide, the horizontal spacing between the radiating elements of the antenna sub-array cannot meet the half-wave requirement for each frequency in the wide band. As a result, the energy of the horizontal side lobe in the antenna array pattern is high, and the ultra-high band performance is deteriorated. This affects the capacity of the communication system.

本発明の実施形態は、アンテナアレイパターンにおける水平方向のビームのサイドローブのエネルギーを低減し、超高帯域性能を改善するために、アンテナアレイ、アンテナ装置及び基地局を提供する。   Embodiments of the present invention provide an antenna array, an antenna apparatus, and a base station in order to reduce the energy of horizontal beam sidelobes in an antenna array pattern and improve ultra-high bandwidth performance.

１つの態様に従えば、本発明の実施形態は、少なくとも２つのアンテナサブアレイを含むアンテナアレイであって、少なくとも２つの前記アンテナサブアレイが垂直方向に配置され、前記アンテナサブアレイのそれぞれが複数の放射素子を含み、垂直方向の少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイにおいて、前記アンテナサブアレイのそれぞれの対応する位置における前記放射素子が水平方向に互い違いに配置される、アンテナアレイを提供する。   According to one aspect, an embodiment of the present invention is an antenna array including at least two antenna subarrays, wherein at least two of the antenna subarrays are arranged in a vertical direction, and each of the antenna subarrays includes a plurality of radiating elements. And in at least two adjacent antenna subarrays in the vertical direction, the radiating elements at respective corresponding positions of the antenna subarray are staggered in the horizontal direction.

他の態様によれば、本発明の実施形態は少なくとも１つのアンテナアレイを含むアンテナ装置を提供し、アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナサブアレイを含むアンテナアレイであって、少なくとも２つの前記アンテナサブアレイが垂直方向に配置され、前記アンテナサブアレイのそれぞれが複数の放射素子を含み、垂直方向の少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイにおいて、前記アンテナサブアレイのそれぞれの対応する位置における前記放射素子が水平方向に互い違いに配置される。   According to another aspect, embodiments of the present invention provide an antenna apparatus that includes at least one antenna array, wherein the antenna array is an antenna array that includes at least two antenna subarrays, wherein the at least two antenna subarrays are Arranged in a vertical direction, each of the antenna sub-arrays includes a plurality of radiating elements, and in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction, the radiating elements at respective corresponding positions of the antenna sub-array are staggered in the horizontal direction Placed in.

さらに他の態様によれば、本発明の実施形態はアンテナ装置を含む基地局を提供し、アンテナ装置は少なくとも１つのアンテナアレイを含み、アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナサブアレイを含むアンテナアレイであって、少なくとも２つの前記アンテナサブアレイが垂直方向に配置され、前記アンテナサブアレイのそれぞれが複数の放射素子を含み、垂直方向の少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイにおいて、前記アンテナサブアレイのそれぞれの対応する位置における前記放射素子が水平方向に互い違いに配置される。   According to yet another aspect, embodiments of the present invention provide a base station including an antenna device, the antenna device including at least one antenna array, wherein the antenna array is an antenna array including at least two antenna sub-arrays. At least two of the antenna sub-arrays are arranged in a vertical direction, each of the antenna sub-arrays includes a plurality of radiating elements, and in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction, corresponding positions of the antenna sub-arrays The radiating elements are arranged alternately in the horizontal direction.

本発明の実施形態において提供されるアンテナアレイ、アンテナ装置及び基地局によれば、アンテナアレイにおいて、垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置される。このことは、アンテナアレイパターンの水平方向のサイドローブのエネルギーを低減し、超高帯域の性能を改善し、通信システムの容量を向上させる。   According to the antenna array, antenna apparatus, and base station provided in the embodiment of the present invention, in the antenna array, in at least two adjacent antenna subarrays in the vertical direction, the radiating elements at the corresponding positions of each antenna subarray are in the horizontal direction. Arranged alternately. This reduces the energy of the side lobes in the horizontal direction of the antenna array pattern, improves the performance of the ultra high band, and increases the capacity of the communication system.

本発明の実施形態または従来技術に従う技術的解決手段をより明確に説明するために、本実施形態または従来技術を説明するために必要な添付図面が以下に簡単に説明される。明らかに、以下の説明における添付図面は、単に本発明の実施形態のいくつかを示すにすぎず、当業者であれば創造的な努力をすることなく添付図面に従って他の図面を得ることができる。   BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the technical solutions according to the embodiments of the present invention or the prior art more clearly, the accompanying drawings required for describing the embodiments or the prior art are briefly described below. Apparently, the accompanying drawings in the following description show merely some of the embodiments of the present invention, and those skilled in the art can obtain other drawings according to the accompanying drawings without creative efforts. .

既存のアンテナアレイの概略的な構造図である。It is a schematic structure figure of the existing antenna array. 本発明の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。1 is a schematic structural diagram of an antenna array according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 3 is a schematic structural diagram of an antenna array according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of an antenna array according to still another embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に従うアンテナ装置の概略的な構造図である。1 is a schematic structural diagram of an antenna device according to an embodiment of the present invention. 図１０に示されるアンテナ装置におけるビーム形成ネットワークの概略的な構造図である。FIG. 11 is a schematic structural diagram of a beam forming network in the antenna apparatus shown in FIG. 10. 図１０に示されるアンテナ装置における他のビーム形成ネットワークの概略的な構造図である。FIG. 11 is a schematic structural diagram of another beam forming network in the antenna apparatus shown in FIG. 10. 本発明の実施形態に従う基地局の概略的な構造図である。FIG. 2 is a schematic structural diagram of a base station according to an embodiment of the present invention. 既存のアンテナアレイの水平パターンである。It is a horizontal pattern of the existing antenna array. 本発明の実施形態に従うアンテナアレイの水平パターンである。3 is a horizontal pattern of an antenna array according to an embodiment of the present invention.

本発明の技術的解決手段は、添付する図面を参照して以下に明確かつ完全に説明される。説明される実施形態は本発明の実施形態の全てではなくむしろ一部にすぎないことは明らかである。創造的な努力を要せず本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られるその他全ての実施形態は、本発明の保護範囲内にある。   The technical solutions of the present invention will be clearly and completely described below with reference to the accompanying drawings. Apparently, the described embodiments are merely a part rather than all of the embodiments of the present invention. All other embodiments obtained by a person of ordinary skill in the art based on the embodiments of the present invention without creative efforts shall fall within the protection scope of the present invention.

図２は、本発明の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。図２に示されるように、アンテナアレイは、
垂直方向に配置され、それぞれが複数の放射素子を含む少なくとも２つのアンテナサブアレイを含み、
垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置における放射素子は水平方向に互い違いに配置されている。 FIG. 2 is a schematic structural diagram of an antenna array according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the antenna array is
Including at least two antenna subarrays arranged vertically and each including a plurality of radiating elements;
In at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction, the radiating elements at corresponding positions in each antenna sub-array are staggered in the horizontal direction.

本発明のこの実施形態において提供されるアンテナアレイは、例えば、図２に示されるようにデュアルビームアンテナアレイなどの複数ビームのアンテナアレイを含みうる。例えば、アンテナサブアレイは平行に配置されてもよい。アンテナアレイ内に３つ以上のアンテナサブアレイが垂直方向に配置されるような実装例においては、アンテナサブアレイは等しい間隔で配置されてもよい。   The antenna array provided in this embodiment of the invention may include a multi-beam antenna array such as, for example, a dual beam antenna array as shown in FIG. For example, the antenna subarrays may be arranged in parallel. In implementations in which more than two antenna subarrays are arranged vertically in the antenna array, the antenna subarrays may be arranged at equal intervals.

図２に示されるアンテナアレイは垂直方向に４つのアンテナサブアレイ、すなわち、アンテナサブアレイ１、アンテナサブアレイ２、アンテナサブアレイ３及びアンテナサブアレイ４を含む。この実施形態において提供されるアンテナアレイは、アンテナサブアレイのそれぞれが２行４列の放射素子を含む図２の例を取ることによって示される。本発明のこの実施形態において提供されるアンテナアレイにおいて、各アンテナサブアレイに含まれる放射素子の行の数及び／または列の数は異なるものであってもよいことは理解されるであろう。   The antenna array shown in FIG. 2 includes four antenna subarrays in the vertical direction, that is, antenna subarray 1, antenna subarray 2, antenna subarray 3, and antenna subarray 4. The antenna array provided in this embodiment is shown by taking the example of FIG. 2 where each of the antenna sub-arrays includes 2 rows and 4 columns of radiating elements. It will be appreciated that in the antenna array provided in this embodiment of the invention, the number of rows and / or columns of radiating elements included in each antenna sub-array may be different.

本発明のこの実施形態において提供されるアンテナアレイ内の垂直方向における少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイにおける対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置されてもよく、それによってアンテナアレイパターンにおける水平方向のサイドローブのエネルギーを低減し、各アンテナサブアレイのパターンの合成後の水平方向のサイドローブのエネルギーを打ち消す。各アンテナサブアレイにおける対応する位置の放射素子は、各アンテナサブアレイの同じ行番号及び同じ列番号の放射素子を指す。   In at least two adjacent antenna subarrays in the vertical direction within the antenna array provided in this embodiment of the present invention, the radiating elements at corresponding positions in each antenna subarray may be staggered in the horizontal direction, thereby The energy of the horizontal side lobe in the antenna array pattern is reduced, and the energy of the horizontal side lobe after combining the patterns of the antenna subarrays is canceled. A radiating element at a corresponding position in each antenna subarray refers to a radiating element having the same row number and the same column number of each antenna subarray.

例えば、図２に示されるアンテナアレイにおいて、上から見下ろす方向に、第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１及び第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１は対応する位置にある２つの放射素子である。図２からは、第２のアンテナサブアレイ２における第１行第１列の放射素子２１及び第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１が垂直方向に位置合わせされておらず、第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１が第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１から所定の距離だけ水平方向に右側に互い違いに配置されていることが分かる。   For example, in the antenna array shown in FIG. 2, the radiation of the first row and first column of the first antenna subarray 1 and the radiation of the first row and first column of the second antenna subarray 2 in the direction looking down from above. Element 21 is two radiating elements in corresponding positions. From FIG. 2, the radiating element 21 in the first row and the first column in the second antenna subarray 2 and the radiating element 11 in the first row and the first column of the first antenna subarray 1 are not aligned in the vertical direction. The radiating elements 21 in the first row and the first column of the second antenna subarray 2 are alternately arranged on the right side in the horizontal direction by a predetermined distance from the radiating elements 11 in the first row and the first column of the first antenna subarray 1. I understand that

他の実施可能な実施形態として、第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１は、第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１から所定の距離だけ水平方向に左側に互い違いに配置されてもよいことは理解されるであろう。   As another possible embodiment, the radiating element 21 in the first row and first column of the second antenna sub-array 2 is a predetermined distance from the radiating element 11 in the first row and first column of the first antenna sub-array 1. It will be understood that they may be staggered to the left in the horizontal direction.

代替的に、垂直方向における少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、１つのアンテナサブアレイにおける少なくとも１つの放射素子は、垂直方向において、他のアンテナサブアレイの２つの放射素子の間に配置されてもよい。例えば、図２に示されるアンテナアレイにおいて、上から見て、第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１は、垂直方向において、第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１と第１行第２列の放射素子１２との間に位置する。   Alternatively, in at least two adjacent antenna subarrays in the vertical direction, at least one radiating element in one antenna subarray may be disposed between two radiating elements in the other antenna subarray in the vertical direction. For example, in the antenna array shown in FIG. 2, when viewed from above, the radiating elements 21 in the first row and first column of the second antenna subarray 2 are arranged in the first row of the first antenna subarray 1 in the vertical direction. It is located between the radiating element 11 in one column and the radiating element 12 in the first row and second column.

代替的に、垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、１つのアンテナサブアレイの少なくとも１つの放射素子は、垂直方向において、他のアンテナサブアレイにおける２つの放射素子の中心線に配置されてもよい。例えば、図２に示されるアンテナアレイにおいて、上から見て、第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１は、垂直方向において、第１のアンテナアレイ１の第１行第１列の放射素子１１及び第１行第２列の放射素子１２の中心線に位置する。図３に示されるように、上から見て、第２のアンテナサブアレイ２の第１行第１列の放射素子２１及び第１のアンテナサブアレイ１の第１行第１列の放射素子１１の延長線の間の垂直方向の距離Ｘ３は、第１のアンテナサブアレイの第１行第１列の放射素子１１と第１行第２列の放射素子１２との間の間隔Ｘ１の半分に等しい。   Alternatively, in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction, at least one radiating element in one antenna sub-array may be arranged in the vertical direction at the center line of two radiating elements in the other antenna sub-array. . For example, in the antenna array shown in FIG. 2, when viewed from above, the radiating elements 21 in the first row and first column of the second antenna sub-array 2 are arranged in the first row of the first antenna array 1 in the vertical direction. It is located at the center line of the radiating element 11 in one column and the radiating element 12 in the first row and second column. As shown in FIG. 3, when viewed from above, the radiating elements 21 in the first row and the first column of the second antenna subarray 2 and the radiating elements 11 in the first row and the first column of the first antenna subarray 1 are extended. The vertical distance X3 between the lines is equal to half the spacing X1 between the radiating element 11 in the first row and first column and the radiating element 12 in the first row and second column of the first antenna sub-array.

前述の構成を通して、各サブアンテナアレイのパターンの合成後の水平方向のサイドローブのエネルギーは打ち消され、それによってアンテナアレイの超高帯域性能を改善し、通信システムの容量を向上させる。   Through the above-described configuration, the energy of the horizontal sidelobe after the synthesis of the patterns of each sub-antenna array is canceled, thereby improving the ultra-high band performance of the antenna array and increasing the capacity of the communication system.

図４は本発明の他の実施形態に従うアンテナアレイの概略的な構造図である。図４に示されるように、前述の実施形態に基づき、代替的に、アンテナアレイの少なくとも１つのアンテナサブアレイにおいて、水平方向の少なくとも２つの隣接する放射素子が垂直方向において互い違いに配置されてもよい。   FIG. 4 is a schematic structural diagram of an antenna array according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, based on the previous embodiments, alternatively, in at least one antenna sub-array of the antenna array, at least two adjacent radiating elements in the horizontal direction may be staggered in the vertical direction. .

図４に示されたアンテナアレイにおいて、上から下を見た方向の第１のアンテナサブアレイ１では、第１行第２列の放射素子１２が第１行第１列の放射素子１１から所定の距離だけ垂直方向下側に互い違いに配置され、第１行第３列の放射素子１３とは垂直方向に互い違いに配置されず、水平方向において第１行第３列の放射素子１３と整列している。   In the antenna array shown in FIG. 4, in the first antenna subarray 1 in the direction viewed from the top to the bottom, the radiating element 12 in the first row and the second column is changed from the radiating element 11 in the first row and the first column to a predetermined value. The first row and third column radiating elements 13 are staggered vertically downward by a distance and are not arranged alternately in the vertical direction and are aligned with the first row and third column radiating elements 13 in the horizontal direction. Yes.

図５に示されたアンテナアレイにおいて、上から下を見た方向の第１のアンテナサブアレイ１では、第１行第２列の放射素子１２が第１行第１列の放射素子１１から所定の距離だけ垂直方向下方に互い違いに配置され、第１行第３列の放射素子１３から所定の距離だけ垂直方向下方にさらに互い違いに配置される。   In the antenna array shown in FIG. 5, in the first antenna sub-array 1 in the direction from the top to the bottom, the radiating elements 12 in the first row and the second column are changed from the radiating elements 11 in the first row and the first column to a predetermined value. They are staggered vertically downward by a distance, and further staggered vertically downward by a predetermined distance from the radiating elements 13 in the first row and third column.

図４及び図５においてアンテナサブアレイのそれぞれが２行４列の放射素子を含み、これは、この実施形態に提供されるアンテナアレイを例示するための例として取られていることに注意すべきである。この実施形態において提供されたアンテナアレイでは、各アンテナサブアレイに含まれる放射素子の行の数及び／または列の数は異なるものであってもよい。   It should be noted that each of the antenna sub-arrays in FIGS. 4 and 5 includes a 2 × 4 radiating element, which is taken as an example to illustrate the antenna array provided in this embodiment. is there. In the antenna array provided in this embodiment, the number of rows and / or columns of radiating elements included in each antenna sub-array may be different.

代替的に、少なくとも１つのアンテナサブアレイにおいて、少なくとも１つの放射素子は、水平方向において、垂直方向の２つの隣接する放射素子間に位置してもよい。例えば、図５に示されたアンテナアレイにおいて、上から下を見た方向の第１のアンテナサブアレイ１において、第１行第２列の放射素子１２は、水平方向において、第１行第１列の放射素子１１と第２行第１列の放射素子１５との間に位置する。   Alternatively, in at least one antenna sub-array, at least one radiating element may be located in the horizontal direction between two adjacent radiating elements in the vertical direction. For example, in the antenna array shown in FIG. 5, in the first antenna sub-array 1 in the direction seen from the top to the bottom, the radiating elements 12 in the first row and second column are arranged in the first row and first column in the horizontal direction. Between the radiating element 11 and the radiating element 15 in the second row and first column.

代替的に、少なくとも１つのアンテナサブアレイにおいて、少なくとも１つの放射素子が、水平方向において、垂直方向の２つの隣接する放射素子の中心線に位置してもよい。例えば、図５に示されたアンテナアレイにおいて、上から下を見た方向の第１のアンテナサブアレイ１において、第１行第２列の放射素子１２は、水平方向において、第１行第１列の放射素子１１及び第２行第１列の放射素子１５の中心線に位置する。   Alternatively, in at least one antenna sub-array, at least one radiating element may be located in the horizontal direction at the center line of two adjacent radiating elements in the vertical direction. For example, in the antenna array shown in FIG. 5, in the first antenna sub-array 1 in the direction seen from the top to the bottom, the radiating elements 12 in the first row and second column are arranged in the first row and first column in the horizontal direction. The radiating element 11 and the radiating element 15 in the second row and first column are located at the center line.

前述の構成を通して、アンテナアレイパターンの水平方向のサイドローブのエネルギーが低減されることに基づき、各アンテナサブアレイのパターンの合成後の垂直ファーサイドローブのエネルギーが打ち消され、それによりアンテナアレイの超高帯域性能を改善し、通信システムの容量を向上しうる。   Through the configuration described above, the energy of the horizontal side lobe of the antenna array pattern is reduced, so that the energy of the vertical far side lobe after the synthesis of the pattern of each antenna subarray is canceled, thereby increasing the antenna array's ultra-high energy. The bandwidth performance can be improved and the capacity of the communication system can be improved.

前述の実施形態に基づき、代替的に、垂直に上から下に見た方向の隣接するアンテナサブアレイが代替的に異なる水平方向に互い違いに配置されてもよい。例えば図２から図５に示されるアンテナアレイにおいて、垂直に上から下に見た方向の隣接するアンテナサブアレイの第１のグループ、すなわちアンテナサブアレイ１及びアンテナサブアレイ２において、第２のアンテナサブアレイ２はアンテナサブアレイ１から水平方向右側に互い違いに配置される。垂直に上から下に見た方向の隣接するアンテナサブアレイの第２のグループ、すなわちアンテナサブアレイ２及びアンテナサブアレイ３において、アンテナサブアレイ３はアンテナサブアレイ２から水平方向左側に互い違いに位置する。   Based on the foregoing embodiments, alternatively, adjacent antenna sub-arrays in a vertically viewed direction from top to bottom may alternatively be staggered in different horizontal directions. For example, in the antenna arrays shown in FIGS. 2 to 5, in the first group of adjacent antenna subarrays in the vertical direction seen from top to bottom, ie, antenna subarray 1 and antenna subarray 2, the second antenna subarray 2 is The antenna subarrays 1 are alternately arranged on the right side in the horizontal direction. In the second group of adjacent antenna sub-arrays in the vertically viewed direction from top to bottom, that is, the antenna sub-array 2 and the antenna sub-array 3, the antenna sub-arrays 3 are staggered from the antenna sub-array 2 to the left in the horizontal direction.

前述の実施形態に基づき、代替的に、少なくとも１つのアンテナサブアレイの隣接する放射素子間の間隔は垂直方向に前述のアンテナサブアレイと隣接する他のアンテナサブアレイの隣接する放射素子間の間隔に等しくてもよい。例えば、図３に示されるアンテナアレイにおいて、垂直に上から下に見た方向において、第１のアンテナサブアレイ１の隣接する放射素子間の間隔がＸ１であり、第２のアンテナサブアレイ２の隣接する放射素子間の間隔がＸ２であると仮定すると、Ｘ１＝Ｘ２として設定してもよい。   Based on the previous embodiment, alternatively, the spacing between adjacent radiating elements of at least one antenna subarray is equal to the spacing between adjacent radiating elements of the other antenna subarray adjacent to the antenna subarray in the vertical direction. Also good. For example, in the antenna array shown in FIG. 3, the distance between adjacent radiating elements of the first antenna subarray 1 is X1 in the direction viewed from top to bottom vertically, and the second antenna subarray 2 is adjacent. Assuming that the spacing between the radiating elements is X2, X1 = X2 may be set.

アンテナアレイパターンにおいて、代替的に、４５°の位相差が少なくとも１つのアンテナサブアレイの放射素子に入力される信号と、垂直方向に前述のアンテナサブアレイと隣接する他のアンテナサブアレイの対応する位置における放射素子に入力される信号との間に存在してもよく、それにより垂直ファーサイドローブをさらに低減する。図６に示されるように、垂直に上から下に見た方向に、第３のアンテナサブアレイ３の第２行第１列の放射素子３５に入力される信号の位相は＋９０°であり、第４のアンテナサブアレイ４の第２行第１列の放射素子４５に入力される信号の位相は＋４５°である。第３のアンテナサブアレイ３の第２行第２列の放射素子３６に入力される信号の位相は０°であり、第３のアンテナサブアレイ３における第２行第２列の放射素子３６に入力される信号の位相は０°であり、第４のアンテナサブアレイ４の第２行第２列の放射素子４６に入力される信号の位相は−４５°である。   In the antenna array pattern, alternatively, a signal with a 45 ° phase difference input to the radiating elements of at least one antenna sub-array and radiation at corresponding positions of other antenna sub-arrays adjacent to said antenna sub-array in the vertical direction. May be present between signals input to the element, thereby further reducing the vertical far side lobe. As shown in FIG. 6, the phase of the signal input to the radiating element 35 in the second row and first column of the third antenna subarray 3 in the direction seen from the top to the bottom vertically is + 90 °, The phase of the signal input to the radiating element 45 in the second row and first column of the four antenna sub-arrays 4 is + 45 °. The phase of the signal input to the radiating element 36 in the second row and second column of the third antenna subarray 3 is 0 °, and is input to the radiating element 36 in the second row and second column of the third antenna subarray 3. The phase of the signal to be input is 0 °, and the phase of the signal input to the radiating element 46 in the second row and second column of the fourth antenna subarray 4 is −45 °.

代替的に、少なくとも１つのアンテナサブアレイにおいて、同一の列に位置する放射素子は電気的に接続されていてもよく、及び／または同一の行に位置する放射素子は電気的に接続されてもよく、それによってアンテナアレイのフィーダー接続を簡略化できる。図７は、アンテナサブアレイ１、アンテナサブアレイ２、アンテナサブアレイ３及びアンテナサブアレイ４の同一の列の放射素子が電気的に接続される実装例を示している。   Alternatively, in at least one antenna sub-array, radiating elements located in the same column may be electrically connected and / or radiating elements located in the same row may be electrically connected. Thereby, the feeder connection of the antenna array can be simplified. FIG. 7 shows an implementation example in which the radiating elements in the same column of the antenna subarray 1, the antenna subarray 2, the antenna subarray 3, and the antenna subarray 4 are electrically connected.

実行可能な実装例として、本発明のこの実施形態で提供されるアンテナアレイの各アンテナサブアレイにおいて、各行の放射素子の数は等しくてもよく、各列の放射素子の数もまた等しくてよい。図２から図７は、アンテナサブアレイ１、アンテナサブアレイ２、アンテナサブアレイ３及びアンテナサブアレイ４の全てが２行４列の放射素子を含む実装例を示している。他の例に関して、図８は、アンテナサブアレイ１からアンテナサブアレイ６の全てが１行４列の放射素子を含む実装例を示している。   As a possible implementation, in each antenna sub-array of the antenna array provided in this embodiment of the invention, the number of radiating elements in each row may be equal and the number of radiating elements in each column may also be equal. 2 to 7 show an implementation example in which the antenna subarray 1, the antenna subarray 2, the antenna subarray 3, and the antenna subarray 4 all include radiating elements of 2 rows and 4 columns. As for another example, FIG. 8 shows an implementation example in which all of the antenna subarrays 1 to 6 include radiating elements of one row and four columns.

他の実施可能な実装例として、本発明の実施形態で提供されるアンテナアレイとして、少なくとも２つのアンテナサブアレイが少なくとも２つの種類のアンテナサブアレイを含んでもよく、各種類のアンテナアレイはｍ行ｎ列の放射素子を含んでもよく、異なるアンテナサブアレイにおけるｍ及び／またはｎは等しくなくてもよく、ｍ及びｎは共に１よりも大きな整数である。例えば、図９に示されるアンテナアレイは、２つの種類のアンテナサブアレイを含み、アンテナサブアレイ１及びアンテナサブアレイ３は同一の種類のアンテナサブアレイであり、１行４列の放射素子を含み、アンテナサブアレイ２及びアンテナサブアレイ４は別の種類のアンテナサブアレイであり、２行４列の放射素子を含む。   As another possible implementation, as an antenna array provided in an embodiment of the present invention, at least two antenna sub-arrays may include at least two types of antenna sub-arrays, each type of antenna array having m rows and n columns. , And m and / or n in different antenna sub-arrays may not be equal, and m and n are both integers greater than one. For example, the antenna array shown in FIG. 9 includes two types of antenna sub-arrays, and the antenna sub-array 1 and the antenna sub-array 3 are the same type of antenna sub-arrays, each including one row by four columns of radiating elements, and the antenna sub-array 2 The antenna subarray 4 is another type of antenna subarray, and includes 2 rows and 4 columns of radiating elements.

代替的に、少なくとも２つの種類のアンテナサブアレイは交互に垂直方向に配置されてもよい。図９に示されたように、垂直に上から下に見た方向に、同一の種類のアンテナサブアレイ１及びアンテナサブアレイ３が他の種類のアンテナサブアレイ２及びアンテナサブアレイ４と交互に配置される。   Alternatively, the at least two types of antenna subarrays may be alternately arranged in the vertical direction. As shown in FIG. 9, the same type of antenna subarray 1 and antenna subarray 3 are alternately arranged with other types of antenna subarray 2 and antenna subarray 4 in the direction viewed from top to bottom vertically.

本発明はさらに、実施形態に従うアンテナ装置を提供する。アンテナ装置は、少なくとも１つのアンテナアレイを含みうる。   The present invention further provides an antenna device according to the embodiment. The antenna device may include at least one antenna array.

アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナサブアレイを含み、少なくとも２つのアンテナサブアレイは垂直方向に配置され、各アンテナサブアレイは複数の放射素子を含み、垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置される。   The antenna array includes at least two antenna sub-arrays, the at least two antenna sub-arrays are arranged in a vertical direction, each antenna sub-array includes a plurality of radiating elements, and each antenna sub-array in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction. The corresponding radiating elements are alternately arranged in the horizontal direction.

アンテナ装置は、アンテナアレイによって送信される信号の位相及び強度を調整するように構成されたビーム形成ネットワークを含んでもよい。例えば、アンテナアレイが２種類のアンテナサブアレイを含む実装例において、２つのビーム形成ネットワークがアンテナ装置内に構成されてもよい。１つのビーム形成ネットワークは１つの種類のアンテナサブアレイに供給してこの種類のアンテナサブアレイによって送信される信号の位相及び強度を調整し、それによって、アンテナサブアレイによって送信される信号が所定の強度及び位相を持つことを可能にする。さらに、他のビーム形成ネットワークが他の種類のアンテナサブアレイに供給してこの種類のアンテナサブアレイによって送信される信号の位相及び強度を調整してもよく、それによってアンテナサブアレイによって送信される信号が所定の強度及び位相を有することを可能とする。これら２つのビーム形成ネットワークは、パワースプリッターまたは位相シフターのようなデバイスを通して接続されてもよい。アンテナアレイの具体的な構造及び機能に関しては、本発明において提供されるアンテナアレイの実施形態を参照しうる。従って、本明細書では更なる詳細は提供されない。   The antenna device may include a beam forming network configured to adjust the phase and intensity of signals transmitted by the antenna array. For example, in an implementation example in which the antenna array includes two types of antenna sub-arrays, two beam forming networks may be configured in the antenna device. One beamforming network feeds one type of antenna subarray to adjust the phase and strength of the signal transmitted by this type of antenna subarray so that the signal transmitted by the antenna subarray has a predetermined strength and phase. Makes it possible to have In addition, other beamforming networks may supply other types of antenna subarrays to adjust the phase and strength of signals transmitted by this type of antenna subarrays, so that the signals transmitted by the antenna subarrays are predetermined. It is possible to have the intensity and phase of These two beam forming networks may be connected through a device such as a power splitter or phase shifter. For the specific structure and function of the antenna array, reference may be made to the antenna array embodiments provided in the present invention. Accordingly, no further details are provided herein.

図１０は実施形態に従うアンテナ装置の概略的な構造図である。図１０に示されるように、アンテナ装置は複数のアンテナアレイＡを含み、その間に少なくとも１つのインバータアレイが含まれてもよい。インバータアレイの供給位相は他のどのアンテナアレイＡの供給位相に対しても反対である。インバータアレイは送信される信号の位相に関して反転処理を行い、インバータアレイ及びビーム形成ネットワークＢは共にインバータアレイによって送信される信号が所定の位相を有することを可能とする。図１１は、図１０に示されたアンテナ装置のビーム形成ネットワークの概略的な構造図であり、図１２は図１０に示されたアンテナ装置の他のビーム形成ネットワークの概略的な構造図である。図１１及び図１２に示されるビーム形成ネットワークの構造は、ともに既存の構造であり、その原理は本明細書で再度説明しない。   FIG. 10 is a schematic structural diagram of the antenna device according to the embodiment. As shown in FIG. 10, the antenna device may include a plurality of antenna arrays A, and at least one inverter array may be included therebetween. The supply phase of the inverter array is opposite to the supply phase of any other antenna array A. The inverter array inverts the phase of the transmitted signal, and both the inverter array and the beam forming network B allow the signal transmitted by the inverter array to have a predetermined phase. 11 is a schematic structural diagram of the beam forming network of the antenna device shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a schematic structural diagram of another beam forming network of the antenna device shown in FIG. . The structure of the beam forming network shown in FIGS. 11 and 12 is an existing structure, and its principle will not be described again in this specification.

本発明のこの実施形態において提供されるアンテナ装置によれば、アンテナアレイの垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置される。このことは、アンテナアレイパターンの水平方向のサイドローブのエネルギーを低減し、超広域性能を改善し、通信システムの容量を向上させる。   According to the antenna device provided in this embodiment of the present invention, in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction of the antenna array, the radiating elements at corresponding positions in each antenna sub-array are staggered in the horizontal direction. . This reduces the horizontal sidelobe energy of the antenna array pattern, improves ultra-wide area performance, and increases the capacity of the communication system.

本発明はさらに、アンテナ装置を含む実施形態に従う基地局を提供する。   The present invention further provides a base station according to an embodiment including an antenna device.

アンテナ装置は、少なくとも１つのアンテナアレイを含んでもよい。   The antenna device may include at least one antenna array.

アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナサブアレイを含み、少なくとも２つのアンテナサブアレイは垂直方向に配置され、各アンテナサブアレイは複数の放射素子を含み、垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置される。   The antenna array includes at least two antenna sub-arrays, the at least two antenna sub-arrays are arranged in a vertical direction, each antenna sub-array includes a plurality of radiating elements, and each antenna sub-array in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction. The corresponding radiating elements are alternately arranged in the horizontal direction.

図１３は、本発明の実施形態に従う基地局の概略的な構造図である。図１３に示されるように、基地局のアンテナ装置は、少なくとも１つのアンテナアレイＡと、少なくとも１つのビーム形成ネットワークＢと、少なくとも１つの位相シフターＣと、を含み、
ビーム形成ネットワークＢはアンテナアレイによって送信される信号の位相及び強度を調整するように構成され、
位相シフターＣはアンテナ装置のダウンチルト角度を調整するように構成される。 FIG. 13 is a schematic structural diagram of a base station according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the antenna apparatus of the base station includes at least one antenna array A, at least one beam forming network B, and at least one phase shifter C.
The beam forming network B is configured to adjust the phase and intensity of signals transmitted by the antenna array;
The phase shifter C is configured to adjust the down tilt angle of the antenna device.

本発明のこの実施形態において提供される基地局によれば、アンテナアレイの垂直方向の少なくとも２つの隣接するアンテナサブアレイにおいて、各アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子は水平方向に互い違いに配置される。このことは、アンテナアレイパターンの水平方向のサイドローブのエネルギーを低減し、超高帯域性能を改善し、通信システムの容量を向上させる。   According to the base station provided in this embodiment of the invention, in at least two adjacent antenna sub-arrays in the vertical direction of the antenna array, the radiating elements at corresponding positions in each antenna sub-array are staggered in the horizontal direction. . This reduces the horizontal sidelobe energy of the antenna array pattern, improves ultra-high bandwidth performance, and increases the capacity of the communication system.

使用者数の増大に伴い、通信システムはシステム容量を拡大するために基地局を追加する必要があり、例えば６セクターネットワーク構成が、基地局を追加することなくシステム容量を拡張するために使用されてもよく、システム容量を拡大するためには複数ビームアンテナを採用することが好適な方法である。本発明の実施形態において提供されるアンテナアレイ及びアンテナ装置は複数ビーム用途に適用可能であり、本発明の実施形態において提供される基地局のアンテナ装置は複数ビーム用途に適用可能である。図１４に示されるような既存の複数ビームアンテナアレイのパターンと比較して、図１５に示されるような本発明で提供されるアンテナアレイのパターンは水平方向のサイドローブのエネルギーが低い。   As the number of users increases, the communication system needs to add base stations to expand system capacity, for example, a 6 sector network configuration is used to expand system capacity without adding base stations. In order to expand the system capacity, it is preferable to employ a multiple beam antenna. The antenna array and the antenna device provided in the embodiment of the present invention can be applied to a multi-beam application, and the antenna device of the base station provided in the embodiment of the present invention can be applied to a multi-beam application. Compared with the pattern of the existing multi-beam antenna array as shown in FIG. 14, the pattern of the antenna array provided by the present invention as shown in FIG. 15 has lower energy of the horizontal side lobe.

最後に、上述の実施形態は単に本発明の技術的解決手段を説明するために提供されたにすぎず、本発明を限定することを意図するものではないことに注意すべきである。本発明が実施形態を参照して詳細に説明されたが、対応する技術的解決手段の本質を本発明の範囲から逸脱させることのない限り、実施形態で説明された技術的解決手段に改良がなされてもよく、技術的解決手段のいくつかの技術的特徴に対して等価な置換がなされてもよいことは当業者であれば理解するであろう。 Finally, it should be noted that the above-described embodiments are merely provided to illustrate the technical solutions of the present invention and are not intended to limit the present invention. While the invention has been described in detail with reference to the embodiment, unless it is departing from the essence of corresponding technical solutions from the scope of the present invention, improved technical solution described in the embodiment Those skilled in the art will appreciate that may be made and equivalent substitutions may be made for some technical features of the technical solutions.

１、２、３、４ アンテナサブアレイ
１１、１２、１３、１５、２１、３５、３６ 放射素子
Ａ アンテナアレイ
Ｂ ビーム形成ネットワーク
Ｃ 位相シフター 1, 2, 3, 4 Antenna sub-array 11, 12, 13, 15, 21, 35, 36 Radiating element A Antenna array B Beam forming network C Phase shifter

Claims (13)

少なくとも２つのアンテナサブアレイ（１）を含むアンテナアレイであって、
少なくとも２つの前記アンテナサブアレイ（１）が垂直方向に配置され、前記アンテナサブアレイ（１）のそれぞれが複数の放射素子を含み、
垂直方向の少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイ（１）において、前記アンテナサブアレイ（１）のそれぞれの対応する位置における前記放射素子が水平方向に互い違いに配置され、
少なくとも１つの前記アンテナサブアレイの放射素子に入力される信号と、垂直方向に前記アンテナサブアレイに隣接する他の前記アンテナサブアレイの対応する位置の放射素子に入力される信号との間に、４５°の位相差が存在する、アンテナアレイ。 An antenna array comprising at least two antenna subarrays (1),
At least two of the antenna subarrays (1) are arranged vertically, each of the antenna subarrays (1) comprising a plurality of radiating elements;
In at least two adjacent antenna subarrays (1) in the vertical direction, the radiating elements at respective corresponding positions of the antenna subarray (1) are staggered in the horizontal direction ;
45 ° between a signal input to a radiating element of at least one of the antenna subarrays and a signal input to a radiating element of a corresponding position of another antenna subarray adjacent to the antenna subarray in the vertical direction. An antenna array where there is a phase difference . 垂直方向の少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイ（１）において、１つの前記アンテナサブアレイの少なくとも１つの前記放射素子が、垂直方向において、他の前記アンテナサブアレイの２つの前記放射素子間に位置する、請求項１に記載のアンテナアレイ。   In at least two adjacent antenna subarrays (1) in the vertical direction, at least one of the radiating elements of one of the antenna subarrays is located between the two radiating elements of the other antenna subarray in the vertical direction; The antenna array according to claim 1. 垂直方向における少なくとも２つの隣接する前記アンテナサブアレイ（１）において、１つの前記アンテナサブアレイの少なくとも１つの前記放射素子が、垂直方向において、他の前記アンテナサブアレイの２つの前記放射素子の中心線に位置する、請求項２に記載のアンテナアレイ。   In at least two adjacent said antenna sub-arrays (1) in the vertical direction, at least one said radiating element of one said antenna sub-array is located in the center line of the two said radiating elements of the other said antenna sub-array in the vertical direction The antenna array according to claim 2. 少なくとも１つの前記アンテナサブアレイにおいて、水平方向の少なくとも２つの隣接する前記放射素子が、垂直方向において互い違いに配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。   The antenna array according to any one of claims 1 to 3, wherein in at least one of the antenna sub-arrays, at least two adjacent radiating elements in the horizontal direction are staggered in the vertical direction. 少なくとも１つのアンテナサブアレイにおいて、少なくとも１つの前記放射素子が、水平方向において、垂直方向の２つの隣接する前記放射素子間に位置する、請求項４に記載のアンテナアレイ。   The antenna array according to claim 4, wherein in at least one antenna sub-array, at least one of the radiating elements is located between two adjacent radiating elements in the vertical direction in the horizontal direction. 少なくとも１つの前記アンテナサブアレイにおいて、少なくとも１つの前記放射素子が、水平方向において、垂直方向の２つの隣接する前記放射素子の中心線に位置する、請求項５に記載のアンテナアレイ。   The antenna array according to claim 5, wherein in at least one of the antenna sub-arrays, at least one of the radiating elements is located in a horizontal direction at a center line of two adjacent radiating elements in the vertical direction. 垂直に上から下に見た方向における隣接する前記アンテナサブアレイ（１）が、水平の異なる方向に互い違いに配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。   The antenna array according to any one of claims 1 to 6, wherein the adjacent antenna sub-arrays (1) in a vertically viewed direction from top to bottom are staggered in different horizontal directions. 少なくとも１つの前記アンテナサブアレイにおける隣接する前記放射素子間の間隔が、垂直方向に前記アンテナサブアレイに隣接する他の前記アンテナサブアレイの隣接する前記放射素子間の間隔と等しい、請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。   The spacing between adjacent radiating elements in at least one of the antenna subarrays is equal to the spacing between adjacent radiating elements in other antenna subarrays adjacent to the antenna subarray in the vertical direction. The antenna array according to claim 1. 少なくとも１つの前記アンテナサブアレイにおいて、同一の列に位置する前記放射素子が電気的に接続され、及び／または、同一の行に位置する前記放射素子が電気的に接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。 In at least one of said antenna sub-array, the radiating elements located in the same column are electrically connected, and / or the radiating elements located in the same row are electrically connected, claims 1 to 8 The antenna array according to any one of the above. 前記アンテナサブアレイ（１）のそれぞれにおいて、各行の前記放射素子の数が等しく、各列の前記放射素子の数が等しい、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。 The antenna array according to any one of claims 1 to 9 , wherein in each of the antenna sub-arrays (1), the number of radiating elements in each row is equal and the number of radiating elements in each column is equal. 少なくとも２つの前記アンテナサブアレイ（１）が少なくとも２つの種類のアンテナサブアレイ（１）を含み、前記少なくとも２つの種類のアンテナサブアレイ（１）のそれぞれがｍ行ｎ列の放射素子を含み、異なるアンテナサブアレイ（１）のｍ及び／またはｎが異なり、ｍ及びｎがいずれも１より大きな整数である、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。 At least two antenna subarrays (1) include at least two types of antenna subarrays (1), each of the at least two types of antenna subarrays (1) includes m rows and n columns of radiating elements, and different antenna subarrays. The antenna array according to any one of claims 1 to 9 , wherein m and / or n in (1) are different, and both m and n are integers greater than one. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアンテナアレイを含む、アンテナ装置。 An antenna device comprising at least one antenna array according to any one of claims 1 to 11 . 請求項１２に記載のアンテナ装置を含む、基地局。 A base station comprising the antenna device according to claim 12 .
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